1. Уводзіны

Вальфрамавыя драты таўшчынёй ад некалькіх да дзесяткаў мікраметраў пластычна фармуюць у спіралі і выкарыстоўваюць для напальвання і разрадных крыніц святла. Вытворчасць дроту заснавана на парашковай тэхналогіі, т. е. парашок вальфраму, атрыманы хімічным працэсам, паслядоўна падвяргаецца прэсаванню, спяканню і пластычнай фармоўцы (коўка і валачэнне). Звярніце ўвагу, што працэс намотвання дроту павінен прывесці да добрых пластычных уласцівасцяў і «не занадта высокай» эластычнасці. З іншага боку, з-за ўмоў эксплуатацыі спіраляў і, перш за ўсё, неабходнага высокага супраціву паўзучасці, перакрышталізаваныя драты непрыдатныя для вытворчасці, асабліва калі яны маюць крупнозерністой структуру.

Змяненне механічных і пластычных уласцівасцей металічных матэрыялаў, у прыватнасці, зніжэнне трывалага дэфармацыйнага ўмацавання без апрацоўкі адпалам магчыма з дапамогай механічнага навучання. Гэты працэс заключаецца ў падвярганні металу шматразовай, папераменнай і малопластической дэфармацыі. Уплыў цыклічнай кантрафлексуры на механічныя ўласцівасці металаў задакументаваны, сярод іншага, у артыкуле Бохняка і Мосора [1], у якім выкарыстоўваюцца палоскі алавянай бронзы CuSn 6,5 %. Было паказана, што механічная трэніроўка прыводзіць да змякчэння працы.
На жаль, механічных параметраў вальфрамавых правадоў, вызначаных у простых выпрабаваннях на аднавосевае расцяжэнне, недастаткова, каб прадказаць іх паводзіны ў працэсе вытворчасці спіраляў. Гэтыя драты, нягледзячы на ​​падобныя механічныя ўласцівасці, часта характарызуюцца істотна рознай схільнасцю да намотвання. Такім чынам, пры ацэнцы тэхналагічных характарыстык вальфрамавай дроту больш надзейнымі лічацца вынікі наступных выпрабаванняў: намотка стрыжня дроту, аднанакіраванае кручэнне, нажавое сцісканне, выгіб і расцяжэнне або зварачальная абвязка [2] . . Нядаўна было прапанавана новае тэхналагічнае выпрабаванне [3], пры якім дрот адначасова падвяргаецца скручвання з расцяжэннем (ТТ-тэст), а напружаны стан, на думку аўтараў, блізкі да таго, які ўзнікае ў працэсе вытворчасці з нітак. Акрамя таго, вынікі выпрабаванняў ТТ, праведзеных на вальфрамавых правадах рознага дыяметра, паказалі яго здольнасць прадбачыць іх далейшыя паводзіны ў тэхналагічных працэсах [4, 5].

Мэта працы, прадстаўленай тут, - адказаць на пытанне аб тым, ці можа, і калі, у якой ступені выкарыстанне цыклічнай дэфармацыйнай апрацоўкі (CDT) на вальфрамавай дроце бесперапынным шматбаковым выгібам метадам зруху [6] змяніць яго механічныя і тэхналагічныя характарыстыкі важныя ўласцівасці.

Наогул кажучы, цыклічная дэфармацыя металаў (напрыклад, шляхам расцяжэння і сціску або двухбаковага выгібу) можа суправаджацца двума рознымі структурнымі працэсамі. Першы характэрны для дэфармацыі з малымі амплітудамі і

звязаны з так званымі з'явамі стомленасці, у выніку якіх моцна загартаваны метал ператвараецца ў дэфармавана размякчаны да яго разбурэння [7].

Другі працэс, дамінуючы падчас дэфармацыі з высокімі амплітудамі дэфармацыі, выклікае моцную гетэрагенізацыю палос зруху, якія ствараюць пластычнае цячэнне. У выніку адбываецца рэзкае раздробленне структуры металу, у прыватнасці, утварэнне нанапамерных зерняў, такім чынам, значнае павышэнне яго механічных уласцівасцяў за кошт працаздольнасці. Такі эфект дасягаецца, напрыклад, метадам бесперапыннага паўтаральнага гафрыравання і выпроствання, распрацаваным Huang et al. [8], які складаецца з шматразовага чарговага праходжання (пракаткі) палос паміж «зубчастымі» і гладкімі валкамі, або ў больш дасканалым спосабе, які ўяўляе сабой метад бесперапыннага згінання пад нацяжэннем [9], дзе расцягнутая паласа з'яўляецца contraflexed з-за зваротнага руху ўздоўж яго даўжыні набору верцяцца валкоў. Безумоўна, шырокая фрагментацыя зерняў можа быць атрымана і пры манатоннай дэфармацыі з вялікай дэфармацыяй з выкарыстаннем так званых метадаў сур'ёзнай пластычнай дэфармацыі, у прыватнасці, метадаў роўнаканальнай вуглавой экструзіі [10], якія часцей за ўсё задавальняюць умовам простай зрух металу. На жаль, яны ў асноўным выкарыстоўваюцца ў лабараторных маштабах, і гэта тэхнічна немагчыма

выкарыстоўваць іх для атрымання пэўных механічных уласцівасцей доўгіх палос або правадоў.

Таксама былі зроблены некаторыя спробы ацаніць уплыў цыклічна зменлівага зруху, які ўжываецца з невялікімі адзінкавымі дэфармацыямі, на здольнасць актываваць з'явы стомленасці. Вынікі эксперыментальных даследаванняў, праведзеных [11] на палосах медзі і кобальту метадам контрафлексуры са зрухам, пацвердзілі вышэйзгаданы тэзіс. Нягледзячы на ​​тое, што метад контрафлексуры са зрухам даволі лёгка прымяняецца да плоскіх металічных частак, больш непасрэднае прымяненне для правадоў не мае сэнсу, таму што, па вызначэнні, яно не гарантуе атрымання гамагеннай структуры і, такім чынам, аднолькавых уласцівасцей на акружнасць (з адвольна арыентаваным радыусам) дроту. Па гэтай прычыне ў гэтым артыкуле выкарыстоўваецца новы і арыгінальны метад CDT, прызначаны для тонкіх правадоў, заснаваны на бесперапынным шматбаковым згінанні са зрухам.

Мал. 1 Схема працэсу механічнай трэніроўкі правадоў:1 вальфрамавай дрот,2 шпулька з дротам для размотвання,3 сістэма з шасці верцяцца плашчакоў,4 шпулька намоткі,5 зламаць вагу, і6 тормаз (сталёвы цыліндр з паласой алавянай бронзы вакол яго)

2. Эксперымент

CDT вальфрамавай дроту дыяметрам 200 мкм праводзілі на спецыяльна сканструяваным выпрабавальным прыладзе, схема якога прадстаўлена на мал.

(2) дыяметрам 100 мм быў уведзены ў сістэму з шасці штампаў (3) з адтулінамі таго ж дыяметра, што і дрот, якія замацаваны ў агульным корпусе і круцяцца вакол восі з хуткасцю 1350 аб. мін. Пасля праходжання праз прыладу дрот намотваўся на катушку (4) дыяметрам 100 мм, якая верціцца з хуткасцю 115 аб/мін. Прыкладныя параметры вызначаюць лінейную хуткасць дроту адносна плашчакоў, якія верцяцца, роўная 26,8 мм/аб.

Адпаведная канструкцыя сістэмы плашчакоў азначала, што кожная другая плашка круцілася эксцэнтрычна (мал. 2), і кожны кавалак дроту, які праходзіў праз верціцца плашчак, падвяргаўся бесперапыннаму шматбаковым выгібу са зрухам, выкліканым прасаваннем на краі ўнутранай паверхні плашчакоў.

Мал. 2 Схематычнае размяшчэнне паваротных штампаў (пазначана нумарам3 на мал. 1)

Мал. 3 Сістэма штампаў: агульны выгляд; б асноўныя часткі:1 цэнтрычныя штампы,2 эксцэнтрычныя штампы,3 распорные кольцы

Размотаны дрот знаходзіўся пад дзеяннем першапачатковага напружання з-за прыкладання расцяжэння, якое не толькі абараняе яго ад зблытвання, але і вызначае ўзаемны ўдзел дэфармацыі выгібу і зруху. Гэтага ўдалося дасягнуць дзякуючы тормазу, усталяванаму на шпульцы ў выглядзе стужкі бляшанай бронзы, прыціснутай грузам (пазначаны лічбамі 5 і 6 на мал. 1). На малюнку 3 паказаны знешні выгляд трэніровачнага прылады ў складзеным выглядзе і кожнага з яго кампанентаў. Навучанне правадоў праводзілася з двума рознымі вагамі:

4,7 і 8,5 Н, да чатырох праходаў праз набор штампаў. Восевае напружанне склала адпаведна 150 і 270 Мпа.

Выпрабаванне дроту на расцяжэнне (як у зыходным стане, так і ў падрыхтаваным) праводзілі на выпрабавальнай машыне Цвіка Роэля. Даўжыня ўзораў складала 100 мм, а хуткасць расцяжэння была роўная

8×10⁻³ s⁻¹. У кожным выпадку адна кропка вымярэння (для кожнай

варыянтаў) прадстаўляе як мінімум пяць узораў.

ТТ-тэст праводзіўся на спецыяльным апараце, схема якога прадстаўлена на мал. 4, прадстаўленай раней Bochniak et al. (2010). Цэнтр вальфрамавай дроту (1) даўжынёй 1 м змяшчалі ў фіксатар (2), а затым яе канцы, прапусціўшы праз накіроўвалыя ролікі (3) і прымацаваўшы грузікі (4) па 10 Н кожны, былі заблакаваныя ў заціску (5). Круцільны рух фіксатара (2) прыводзіў да змотвання двух кавалкаў дроту

(наматаных на сябе), з замацаванымі канцамі доследнага ўзору, праводзілі з паступовым нарастаннем расцягваючых напружанняў.

Вынікам тэсту была колькасць скручванняў (N_T), неабходныя для разрыву дроту і звычайна адбываюцца на пярэдняй частцы ўтварыўся клубка, як паказана на мал. 5. Было праведзена не менш за дзесяць выпрабаванняў для кожнага варыянту. Пасля трэніроўкі дрот меў лёгкую хвалістую форму. Варта падкрэсліць, што паводле работ Bochniak і Pieła (2007) [4] і Filipek (2010)

[5] ТТ-тэст з'яўляецца простым, хуткім і танным метадам вызначэння тэхналагічных уласцівасцяў правадоў, прызначаных для намотвання.

Мал. 4 Схема тэсту ТТ:1 выпрабаваны провад,2 захоп, які круціцца электрычным рухавіком, злучаным з прыладай запісу кручэння,3 накіроўвалыя ролікі,4вагі,5 губкі, якія заціскаюць канцы дроту

3. Вынікі

Уплыў пачатковага нацяжэння і колькасці праходаў у працэсе CDT на ўласцівасці вальфрамавых правадоў паказаны на мал. 6 і 7. Вялікі роскід атрыманых механічных параметраў дроту ілюструе маштаб неаднароднасці матэрыялу, атрыманага па парашковай тэхналогіі, і таму праведзены аналіз арыентаваны на тэндэнцыі змены доследных уласцівасцяў, а не на іх абсалютныя значэнні.

Прамысловая вальфрамавая дрот характарызуецца сярэднімі значэннямі мяжы цякучасці (YS), роўнымі 2026 МПа, мяжой трываласці на разрыў (UTS) 2294 МПа, агульным падаўжэннем

A≈2,6 % і N_Tажно 28. Незалежна ад ст

велічыня прыкладзенага напружання, вынікі CDT толькі невялікія

зніжэнне UTS (не больш за 3 % для дроту пасля чатырох праходаў), а таксама YS іA застаюцца адносна на адным узроўні (мал. 6а–в і 7а–в).

Мал. 5 Выгляд вальфрамавай дроту пасля разрыву ў тэсце ТТ

Мал. 6 Эфект механічнай трэніроўкі (колькасць праходаў н) на механічныя (а–в) і тэхналагічныя (г) (вызначэнне Н_Tу тэсце ТТ) уласцівасці вальфрамавай дроту; прымацаванае значэнне вагі 4,7 Н

CDT заўсёды прыводзіць да значнага павелічэння колькасці драцяных скрутак N_T. У прыватнасці, за першыя два праходы Н_Tдасягае больш за 34 пры нацяжэнні 4,7 Н і амаль 33 пры нацяжэнні 8,5 Н. Гэта ўяўляе сабой павелічэнне прыкладна на 20 % у параўнанні з камерцыйным дротам. Прымяненне большай колькасці праходаў прыводзіць да далейшага павелічэння N_Tтолькі ў выпадку трэніроўкі пры нацяжэнні 4,7 Н. Дрот пасля чатырох праходаў паказвае сярэднюю велічыню N_Tперавышае 37, што ў параўнанні з дротам у зыходным стане ўяўляе сабой павелічэнне больш чым на 30%. Далейшае навучанне дроту пры больш высокіх нацяжэннях больш не будзе змяняць велічыню раней дасягнутага N_Tзначэнняў (рыс. 6г і 7г).

4. Аналіз

Атрыманыя вынікі паказваюць, што метад, які выкарыстоўваецца для КДТ з вальфрамавай дроту, практычна не змяняе яе механічныя параметры, вызначаныя пры выпрабаваннях на расцяжэнне (адзначаецца толькі нязначнае зніжэнне мяжы трываласці на разрыў), але істотна павялічвае яе

тэхналагічныя ўласцівасці, прызначаныя для вытворчасці спіраляў; гэта прадстаўлена колькасцю скручванняў у тэсце ТТ. Гэта пацвярджае вынікі больш ранніх даследаванняў Bochniak і Pieła (2007)

[4] аб адсутнасці збежнасці вынікаў выпрабаванняў на расцяжэнне з назіранымі паводзінамі правадоў у працэсе вытворчасці спіраляў.

Рэакцыя вальфрамавых правадоў на працэс КДТ істотна залежыць ад прыкладзенага нацяжэння. Пры малым высілку нацяжэння назіраецца парабалічны рост колькасці кручэнняў з павелічэннем колькасці праходаў, а прымяненне большых значэнняў нацяжэння прыводзіць (ужо пасля двух праходаў) да дасягнення стану насычэння і стабілізацыі раней атрыманых тэхналагічных ўласцівасці (рыс. 6d і 7d).

Такая разнастайная рэакцыя вальфрамавай дроту падкрэслівае той факт, што велічыня нацяжэння вызначае колькасныя змены як напружанага стану, так і стану дэфармацыі матэрыялу і, адпаведна, яго пругка-пластычныя паводзіны. Выкарыстанне большага нацяжэння ў працэсе пластычнага згінання ў дроце, які праходзіць паміж паслядоўнымі няправільнымі плашчакамі, прыводзіць да меншага радыусу згінання дроту; такім чынам, пластычная дэфармацыя ў кірунку, перпендыкулярным да восі дроту, адказнага за механізм зруху, большая і прыводзіць да лакалізаванага пластычнага патоку ў палосах зруху. З іншага боку, нізкае нацяжэнне прыводзіць да таго, што працэс CDT дроту адбываецца з большым удзелам пругкай дэфармацыі (г.зн. частка пластычнай дэфармацыі меншая), што спрыяе дамінаванні гамагеннай дэфармацыі. Гэтыя сітуацыі выразна адрозніваюцца ад тых, якія адбываюцца падчас выпрабавання на аднавосевае расцяжэнне.

Варта таксама адзначыць, што CDT паляпшае тэхналагічныя характарыстыкі толькі правадоў дастатковай якасці, г.зн. без істотных унутраных дэфектаў (пор, пустэч, разрываў, мікратрэшчынак, адсутнасці дастатковай суцэльнасці адгезіі на межах зерняў і інш.). .) у выніку вытворчасці дроту метадам парашковай металургіі. У адваротным выпадку павялічваецца роскід атрыманага значэння скручвання N_Tразам з павелічэннем колькасці праходаў паказвае на паглыбленне дыферэнцыяцыі структуры дроту ў розных яго частках (па даўжыні), такім чынам, можа таксама служыць карысным крытэрыем для ацэнкі якасці камерцыйнага дроту. Гэтыя праблемы будуць прадметам будучых расследаванняў.

Мал. 7 Эфект механічнай трэніроўкі (колькасць праходаў н) на механічныя (а–в) і тэхналагічныя (г) (вызначэнне Н_Tу тэсце ТТ) уласцівасці вальфрамавай дроту; прымацаванае значэнне вагі 8,5 Н

5. Высновы

1， CDT вальфрамавых правадоў паляпшае іх тэхналагічныя ўласцівасці, як гэта вызначана ў выпрабаванні на кручэнне з расцяжэннем Н._Tперад разломам.

2, Павелічэнне N_Tпаказчык прыкладна на 20% дасягаецца дротам, падвергнутым двум серыям CDT.

3， Велічыня нацяжэння дроту ў працэсе CDT аказвае істотны ўплыў на яго тэхналагічныя ўласцівасці, якія вызначаюцца значэннем N_Tіндэкс. Яго найбольшае значэнне дасягалася пры невялікім нацяжэнні дроту (напружанне расцяжэння).

4， Выкарыстанне як большага нацяжэння, так і большай колькасці цыклаў шматбаковага згінання са зрухам не апраўдана, таму што гэта прыводзіць толькі да стабілізацыі раней дасягнутага значэння N_Tіндэкс.

5, Значнае паляпшэнне тэхналагічных уласцівасцей вальфрамавай дроту CDT не суправаджаецца змяненнем механічных параметраў, вызначаных у выпрабаванні на расцяжэнне, што пацвярджае меркаванне аб нізкай прыдатнасці такога выпрабавання для прагназавання тэхналагічных паводзін дроту.

Атрыманыя эксперыментальныя вынікі дэманструюць прыдатнасць CDT вальфрамавай дроту для вытворчасці спіраляў. У прыватнасці, на аснове метаду, які выкарыстоўваецца для паслядоўнага прасоўвання даўжыні дроту, цыклічнае, рознанакіраванае згінанне з невялікай дэфармацыяй выклікае паслабленне ўнутраных напружанняў. Па гэтай прычыне існуе абмежаванне на тэндэнцыю разрыву дроту падчас пластычнага фармавання спіраляў. У выніку было пацверджана, што зніжэнне колькасці адходаў у вытворчых умовах павышае эфектыўнасць вытворчага працэсу за кошт выключэння прастою аўтаматызаванага вытворчага абсталявання, у якім пасля абрыву дроту неабходна «ўручную» актываваць аварыйны прыпынак. аператарам.